Krioprezerwację osoby potrafimy już przeprowadzić. Nie potrafimy natomiast odwrócić tego procesu.
Zdanie „jeszcze nie umiemy tego odwrócić” obejmuje kilka odrębnych problemów, a niektóre są znacznie bliższe rozwiązania niż inne. Ten artykuł stanowi techniczne uzupełnienie tekstu „Czemu wznowienie funkcji życiowych nie jest obecnie możliwe?”.
Ogrzewanie jest najtrudniejszym etapem
Może zaskakiwać, że chłodzenie jest łatwiejszym etapem całego procesu. To podczas ogrzewania może dojść do większości uszkodzeń.
Chłodzenie można prowadzić wolno i z rozwagą. Ogrzewanie musi przebiegać szybko, ponieważ przy wolniejszym ogrzewaniu może ponownie powstać lód.
Podczas ogrzewania zwitryfikowana próbka ponownie przechodzi przez zakres temperatur, w którym jej szklista struktura może częściowo krystalizować.
Proces ten, zwany dewitryfikacją, niweczy efekt uzyskany dzięki witryfikacji.
Lód nie jest jednak jedynym zagrożeniem. Nierównomierne ogrzewanie wywołuje naprężenia termiczne, a ten sam szklisty stan, który opiera się lodowi, może pod ich wpływem popękać.
Metoda ogrzewania musi jednocześnie ograniczać oba mechanizmy uszkodzeń, przy czym zmniejszenie jednego zagrożenia często nasila drugie.
W przypadku pojedynczej komórki problem ten można opanować. Pojedynczą komórkę można ogrzać w kąpieli cieplnej w czasie krótszym niż minuta, a jej niewielka objętość nagrzewa się niemal równocześnie.
Skala zmienia problem całkowicie. Duży obiekt nie ogrzewa się równomiernie: powierzchnia nagrzewa się szybciej niż wnętrze, a różne tkanki nagrzewają się w różnym tempie.
Obszary ogrzewające się wolniej mogą ponownie znaleźć się w zakresie temperatur sprzyjających powstawaniu lodu, gdy sąsiednie części tkanki są już poza tym zakresem.
Wymóg nie sprowadza się więc tylko do szybkości. Całą objętość trzeba ogrzać szybko i równomiernie, przy czym największym wyzwaniem jest uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury.
Badane są dwa podejścia. Jedno wykorzystuje skoncentrowane ultradźwięki o wysokiej intensywności. Metodę tę zademonstrowano na nicieniu, którego ogrzano, a następnie przywrócono mu czynności życiowe.
Drugie podejście to nanoogrzewanie: do tkanki wprowadza się magnetyczne nanocząstki ogrzewane zmiennym polem magnetycznym, dzięki czemu ciepło powstaje równocześnie w całej jej objętości.
Każda badana metoda została dotąd sprawdzona na obiekcie niewielkich rozmiarów. Przeniesienie tej metody z małej skali na skalę całego człowieka nie polega po prostu na zbudowaniu większego urządzenia.
Toksyczność musi zostać usunięta
Istnieje głębsza przyczyna, dla której ogrzewanie jest trudne, i ma ona charakter chemiczny, nie termiczny.
Krioprotektanty, które umożliwiają krioprezerwację, są znacznie mniej szkodliwe w temperaturach kriogenicznych, w których reakcje chemiczne zachodzą bardzo wolno.
Stają się toksyczne, gdy tkanka się ogrzewa. Ich usuwanie musi przebiegać w tym samym krótkim czasie co ogrzewanie.
Substancje te trzeba podczas ogrzewania szybko i dokładnie usunąć z całego ciała, zanim zdążą uszkodzić tkanki.
Wymogi te są ze sobą sprzeczne. Szybkie ogrzewanie zostawia mniej czasu na usunięcie środków, a wolniejsze ogrzewanie otwiera drogę lodowi.
Także w tym przypadku problemem jest skala. Wypłukanie tych substancji wymaga przepływu płynu przez sieć naczyń krwionośnych, która mogła pozostawać przez lata w temperaturze kriogenicznej.
Żadna dostępna dziś technika nie realizuje obu tych wymogów w skali całego ciała ludzkiego. To jeden z kluczowych nierozwiązanych problemów tej dziedziny. Z tego powodu nie można obecnie poddać żywej osoby takiej procedurze.
Drugim kierunkiem badań jest ograniczanie toksyczności samych krioprotektantów. To długofalowy kierunek badań, a nie gotowe rozwiązanie. Więcej informacji znajduje się w tekście poświęconym rozwojowi tej dziedziny.
Pozostaje jeszcze pierwotna przyczyna śmierci
Załóżmy, że udało się idealnie ogrzać tkanki i całkowicie usunąć toksyczne substancje. Pacjent wciąż miałby chorobę lub obrażenie, które doprowadziły do śmierci w sensie prawnym.
Do tego dochodzą uszkodzenia niedokrwienne oraz uszkodzenia powstałe podczas samej krioprezerwacji.
Pełne odwrócenie procedury wymagałoby naprawy wszystkich tych uszkodzeń, dlatego poważne rozważania o przywróceniu funkcji życiowych zakładają użycie technologii, które jeszcze nie istnieją.
To właśnie ten problem bywa pomijany, gdy mówi się o przywróceniu funkcji życiowych. Ogrzewanie przyciąga uwagę, ponieważ wydaje się najbardziej spektakularne, lecz wyleczenie pierwotnej choroby może być jeszcze trudniejsze.
Pacjent zachowany po przerzutowym nowotworze potrzebuje wyleczenia nowotworu, nie tylko odwrócenia zamrożenia. Spośród tych dwóch problemów łatwiejsza jest sama krioprezerwacja.
Najbardziej szczegółowy scenariusz przedstawia praca Roberta Freitasa „Cryostasis Revival”. Nakreśla ona dwie szerokie drogi.
W wariancie konwencjonalnym najpierw skanuje się zwitryfikowaną strukturę, następnie usuwa krioprotektant, a podczas ogrzewania wykorzystuje maszyny molekularne do naprawy tkanek.
Bardziej radykalny wariant, rekonstrukcja molekularna, zakłada zmapowanie mózgu atom po atomie i jego odbudowę na podstawie takiej mapy.
Oba warianty należą do sfery przyszłych technologii i opierają się na założeniu, że nanotechnologia osiągnie odpowiedni poziom rozwoju. Szerszy przegląd możliwości przedstawiono w artykule „Jak możemy osiągnąć wznowienie funkcji życiowych”.
Co już rzeczywiście udało się zrobić i w jakiej skali
Nie byłoby uczciwe twierdzenie, że odwrócenie tej procedury pozostaje wyłącznie hipotetyczne w każdej skali. Niektóre przeszkody udało się już pokonać, warto więc precyzyjnie wskazać które.
Nerkę króliczą zwitryfikowano, ogrzano i przeszczepiono, a następnie stwierdzono jej prawidłowe funkcjonowanie. Był to pełny cykl obejmujący cały narząd, opisany w 2009 roku.
W 2023 roku podobny cykl przeprowadzono z zastosowaniem nanoogrzewania. Nerki szczurów zwitryfikowano, przechowywano w warunkach kriogenicznych przez okres do 100 dni, ogrzano od wewnątrz i przeszczepiono zwierzętom, które przeżyły dzięki funkcjonowaniu wyłącznie tej jednej nerki.
Badania tkanki mózgowej wykazały odzyskanie jej funkcji po witryfikacji. Aktualne publikacje na ten temat zebrano w dziale „Istotne prace badawcze”.
Kolejnym właściwym etapem badań są całe narządy, ponieważ dysponują one siecią naczyń krwionośnych. Nanoogrzewanie wymaga rozprowadzenia nanocząstek przez naczynia krwionośne, które występują w całym narządzie, lecz nie w izolowanym fragmencie tkanki.
Trzeba jednak wyraźnie zaznaczyć ograniczenia tych wyników. Nerka szczura ma wielkość mniej więcej winogrona i wykonuje jedną funkcję.
Mózg człowieka jest znacznie większy i bardziej złożony, a celem nie jest przywrócenie jednej funkcji, takiej jak filtracja, lecz zachowanie struktury warunkującej tożsamość człowieka.
Różnica dotyczy skali, złożoności oraz konieczności usunięcia pierwotnej przyczyny śmierci.
Dotychczasowe osiągnięcia wskazują jedynie kierunek postępu: kolejne problemy stają się technicznie trudne, a nie całkowicie niemożliwe, w miarę przechodzenia do większej skali. Nie pozwalają jednak określić żadnego harmonogramu.
W skrócie: odwracalna krioprezerwacja człowieka wymaga bezpiecznego ogrzania, usunięcia krioprotektantów oraz naprawy uszkodzeń powstałych podczas krioprezerwacji, a także wyleczenia choroby będącej pierwotną przyczyną śmierci. Możliwości te nie istnieją obecnie w odniesieniu do całego organizmu człowieka.
Narzędzie praktyczne w szczegółach
Interaktywne narzędzie pomaga zbadać pytanie poruszone w tym artykule.
Wczytywanie narzędzia interaktywnego...
Dalsze lektury